東北地理所完成1992-2020年中國紅樹林光污染變化監(jiān)測
紅樹林是生長在熱帶、亞熱帶海岸潮間帶或河流入海口的木本植物群落，具有防風(fēng)消浪、保護(hù)灘涂、凈化海水和促淤造陸等重要作用，是國際上濕地生態(tài)保育和生物多樣性保護(hù)的重要對象。近幾十年紅樹林保護(hù)受到全球政府的重視，面積穩(wěn)步增加，但是紅樹林仍面臨一些列的威脅。光污染是隱秘性較強(qiáng)的一種威脅，被定義為“引入人造光導(dǎo)致的夜間環(huán)境中自然光水平的改變”。自然界中物種有著趨光性或避光性，夜光可能打亂部分生物的晝夜節(jié)律，因此，光污染可以改變物種的數(shù)量和行為。已有研究表明鳥類、兩棲動(dòng)物、無脊椎動(dòng)物以及魚類等紅樹林中主要的消費(fèi)者對光照較為敏感。由于光污染，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性可能會(huì)嚴(yán)重退化，從而進(jìn)一步增加紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。迄今為止還沒有研究對紅樹林受光污染情況進(jìn)行監(jiān)測。
針對上述問題，東北地理所曾海航、賈明明等研究人員利用DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜光數(shù)據(jù)，結(jié)合中國科學(xué)院紅樹林?jǐn)?shù)據(jù)集(CAS_Mangroves)，對近30年來我國紅樹林受光污染情況進(jìn)行變化檢測。該研究首先通過統(tǒng)計(jì)方法，基于兩種夜光數(shù)據(jù)的建立連續(xù)光污染圖；然后，將時(shí)間序列光污染圖與紅樹林分布圖疊加，獲得中國光污染紅樹林的時(shí)空分布，統(tǒng)計(jì)分析光污染紅樹林的時(shí)空變化；最后，統(tǒng)計(jì)分析各省區(qū)各保護(hù)區(qū)紅樹林受光污染變化情況。結(jié)果表明，從1992年到2020年，中國受光污染的紅樹林面積增加了12112公頃，受光污染影響比例從12%上升到52%，這與中國東南部沿海城市化有直接關(guān)系。
圖1 1992-2002年中國紅樹林光污染統(tǒng)計(jì)
在中國各省區(qū)中，污染面積凈增加最多的是廣西，為4086公頃，其次是廣東(3365公頃)和海南(2944公頃)。凈增加比例最多的是浙江，達(dá)到99%，其次是海南(66%)和福建(59%)。臺(tái)灣則是紅樹林受光污染影響最嚴(yán)重的省份，在臺(tái)灣，1992年87%的紅樹林受到光污染。自2010年以來，臺(tái)灣省的所有紅樹林都受到了光污染的影響。研究中涉及的7個(gè)自然保護(hù)區(qū)中的4個(gè)受光污染比例低于全省平均水平，3個(gè)受光污染比例高于全省平均水平。從受光污染比例凈增長角度看，6個(gè)自然保護(hù)區(qū)污染比例的凈增長低于其所在省份。因此，建立自然保護(hù)區(qū)對防止紅樹林光污染是有效的。
圖2 2020年中國紅樹林光污染狀況
該研究首次概述了1992-2020年間中國紅樹林光污染狀況，首次獲得了中國紅樹林受光污染情況時(shí)空數(shù)據(jù)。全面的信息可以支持相關(guān)的研究，并有助于在中國和其他發(fā)展中國家的沿海地區(qū)制定適用的管理戰(zhàn)略。這項(xiàng)研究中生成的數(shù)據(jù)集將通過谷歌地球引擎云平臺(tái)免費(fèi)發(fā)布，可用于中國和全球紅樹林保護(hù)和管理的其他研究，數(shù)據(jù)連接：https://zenghaihang.users.earthengine.app/view/chinamangroveforestlightpollution.
本研究由東北地理所碩士研究生曾海航、賈明明副研究員、張蓉博士、王宗明研究員、毛德華研究員、任春穎研究員、趙傳朋博士共同完成,得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)(No.42171372, No.42171379, No.42101399和No. 42001383)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(No.2021227)、國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心(www.geodata.cn)共同資助。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在國際期刊Frontiers in Marine Science.
論文信息
Zeng, H., Jia, M., Zhang, R., Wang, Z., Mao, D., Ren, C., & Zhao, C. Monitoring light pollution changes of China's mangrove forests during 1992-2020 using nighttime light data. Frontiers in Marine Science, 10, 733.
論文全文鏈接
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2023.1187702/full
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